CN111572276A - 一种万向轮自动锁定系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种万向轮自动锁定系统及其控制方法，包括万向轮解锁机构，与万向轮解锁机构连接的电气控制系统，所述电气控制系统包括万向轮解锁机构驱动器、控制手柄、控制器、驱动轮电机、电池，所述万向轮解锁机构驱动器连接万向轮解锁机构，所述控制器与万向轮解锁机构驱动器、控制手柄、驱动轮电机分别连接；所述控制器读取控制手柄的位置变化并根据解锁判断条件向万向轮解锁机构驱动器发送解锁或上锁信号；所述万向轮解锁机构驱动器驱动万向轮解锁机构动作，控制器对驱动轮电机进行运动控制。本发明能够根据用户的操作意图实现解锁和自动锁定。本发明的控制方法能够判断是否需要解锁，以及解锁与转向先后顺序。

Description

一种万向轮自动锁定系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及万向轮锁定技术，具体涉及一种万向轮自动锁定系统及其控制方法。

背景技术

万向轮是生活中常见的随动轮，行动不便的人出行经常需要借助轮椅，然而，当用户需要上下地铁，或者通过沟坎时万向轮会横向旋转进而陷入沟槽中或者无法通过坎，很容易产生危险，甚至造成倾翻。因此，需要对万向轮的转向进行锁定，使万向轮不会随意偏转而陷入到沟坎中。不过，通常万向轮是没有锁定的，即使有，万向轮的锁定与解锁通常依靠用户对使用环境的判断，手动通过操作开关来实现。

其次，万向轮锁定功能是一项安全性功能，用户有时候会忘记启动此功能，且使用过程中频繁手动锁定与解锁，不便于使用。因此，需要能够识别用户操作意图，自动锁定和解锁万向轮。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种能够根据用户的操作意图实现解锁与自动锁定的万向轮自动锁定系统；本发明的第二目的在于提供一种能够根据上一运行状态来判断当前是否需要解锁，以及解锁与转向先后顺序的万向轮自动锁定系统的控制方法。

技术方案：本发明包括万向轮解锁机构，还包括与万向轮解锁机构连接的电气控制系统，所述电气控制系统包括万向轮解锁机构驱动器、控制手柄、控制器、驱动轮电机、电池，所述万向轮解锁机构驱动器连接万向轮解锁机构，所述控制器与万向轮解锁机构驱动器、控制手柄、驱动轮电机分别连接；所述控制器读取控制手柄的位置变化并根据解锁判断条件向万向轮解锁机构驱动器发送解锁或上锁信号；所述万向轮解锁机构驱动器驱动万向轮解锁机构动作，控制器对驱动轮电机进行运动控制。

所述万向轮解锁机构包括万向轮、万向轮孔套、电磁铁、弹簧、转轴，所述万向轮设于转轴末端，万向轮孔套位于转轴侧面，所述电磁铁为中空结构，电磁铁与弹簧均套设于万向轮孔套上，弹簧在电磁铁的吸力作用下被压缩，从而带动万向轮孔套向左移动，实现解锁。

所述转轴侧面开设与万向轮孔套配合的孔，且自孔的中心位置沿纵向开设凹槽，在锁定状态下，万向轮孔套伸入孔内，转轴在凹槽限定的范围内转动。

所述万向轮解锁机构还包括手动解锁机构，所述手动解锁机构设置在万向轮孔套远离转轴的一端，当电气控制系统不工作时，通过手动转动手动解锁机构解锁万向轮。

本发明还包括一种述万向轮自动锁定系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)控制器读取控制手柄底部坐标点的位置变化；

(2)控制器根据上一运行状态进行逻辑判断，确认解锁以及解锁与转向的执行顺序；

(3)若满足解锁条件，则控制器向万向轮解锁机构驱动器发送解锁信号；若满足上锁条件，则控制器向万向轮解锁机构驱动器发送上锁信号；

(4)万向轮解锁机构驱动器驱动万向轮解锁机构执行解锁或上锁动作；

(5)解锁或上锁动作完成后，控制器控制驱动轮电机执行步骤(2)中的驱动轮转向动作。

步骤(2)中，若上一运行状态中坐标点位于前进区域，则先输出保持锁定的指令再执行当前驱动轮转向指令。

在当前坐标点位于后退区域，且上一运行状态中坐标点位于停止区域、后退区域、左转区域、右转区域中的任意一个区域时，先输出解锁指令再执行后退指令。

在当前坐标点位于前进区域，且上一运行状态中坐标点位于停止区域的情况下，先输出解锁指令再执行前进指令；若上一运行状态中坐标点位于后退区域，则先执行前进指令输出锁定指令；若上一运行状态中坐标点位于左转区域或右转区域，则先输出锁定指令再执行前进指令。

在当前坐标点位于左转区域或右转区域，且上一运行状态中坐标点位于停止区域或后退区域的情况下，先输出解锁指令再执行转向指令。

在当前坐标点位于左转区域或右转区域，且上一运行状态中坐标点位于左转区域或右转区域的情况下，则不解锁直接执行转向指令。

有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果在于：(1)自行状态下自动锁定万向轮，保障万向轮不受外力发生偏移；(2)当左转右转角度较大达到阈值时，自动解锁万向轮，方便转向；(3)能够判断是否进行解锁，以及解锁与驱动轮控制的先后顺序，保障解锁顺利；(4)当没有电的时候，可以通过手动解锁机构将万向轮解锁，方便推行和移动。

附图说明

图1为本发明所述万向轮自动锁定系统的结构框图；

图2为本发明中万向轮解锁机构处于解锁状态的结构示意图；

图3为本发明中万向轮解锁机构处于锁定状态的结构示意图；

图4为本发明所述万向轮自动锁定系统的控制方法的解锁阈值示意图；

图5为本发明所述方法中当前坐标点位于后退区域时的解锁判断逻辑图；

图6为本发明所述方法中当前坐标点位于前进区域时的解锁判断逻辑图；

图7为本发明所述方法中当前坐标点位于左转或右转区域时的解锁判断逻辑图；

图8为本发明所述方法中当前坐标点位于停止区域时的解锁判断逻辑图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明作进一步详细介绍。

如图1所示，本发明的万向轮自动锁定系统，包括万向轮解锁机构206，连接于万向轮解锁机构206的电气控制系统，电气控制系统包括万向轮解锁机构驱动器201、控制手柄202、控制器203、驱动轮电机204、电池205，所述万向轮解锁机构驱动器201连接万向轮解锁机构206，控制器203与万向轮解锁机构驱动器201、控制手柄202、驱动轮电机204分别连接；控制器203读取控制手柄202的位置变化并根据解锁判断条件向万向轮解锁机构驱动器201发送解锁或上锁信号；所述万向轮解锁机构驱动器201驱动万向轮解锁机构206动作，控制器203对驱动轮电机204进行运动控制。

如图2和图3所示，万向轮解锁机构206包括万向轮101、万向轮孔套102、机械框架103、电磁铁104、手动解锁机构105、弹簧106、转轴107，万向轮101设于转轴107末端，万向轮孔套102位于转轴107侧面，电磁铁104为中空结构，电磁铁104与弹簧106均套设于万向轮孔套102上，弹簧106在电磁铁104的吸力作用下被压缩，从而带动万向轮孔套102向左移动，实现解锁。在本实施例中，转轴107侧面开设与万向轮孔套102配合的孔，且自孔的中心位置沿纵向开设凹槽，本实施例中，凹槽呈“V”型。在锁定状态下，万向轮孔套102伸入孔内，转轴107可在凹槽限定的范围内转动，从而保障万向轮1在自行状态下不会发生较大偏移。手动解锁机构105设置在万向轮孔套102远离转轴107的一端，当电气控制系统不工作时，用户将手动解锁机构105向后拉向解锁位置，即可实现手动解锁，通过手动转动手动解锁机构105解锁万向轮101，方便推行和移动。万向轮101、万向轮孔套102、机械框架103、电磁铁104、手动解锁机构105、弹簧106、转轴107均安装在机械框架103上。

本发明的万向轮自动锁定系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)控制器203读取控制手柄202底部坐标点305的位置变化；

(2)控制器203根据上一运行状态进行逻辑判断，确认解锁以及解锁与转向的执行顺序；

(3)若满足解锁条件，则控制器203向万向轮解锁机构驱动器201发送解锁信号；若满足上锁条件，则控制器203向万向轮解锁机构驱动器201发送上锁信号；

(4)万向轮解锁机构驱动器201驱动万向轮解锁机构206中的电磁铁104

执行解锁或上锁动作；

(5)解锁或上锁动作完成后，控制器203控制驱动轮电机204执行步骤(2)中的驱动轮转向动作。

如图4所示，坐标点305输出X和Y两个坐标，以及坐标所在前向、左向、右向、后向、停止区域的信息，上述Y坐标表示前进速度分量，上述X坐标表示转向速度分量，两者共同作用形成移动速度控和方向的控制。根据控制手柄202获得的坐标点305，经过解锁判断逻辑图得出万向轮解锁的解锁控制逻辑。

如图5至图8所示，步骤(2)中，若上一运行状态中坐标点305位于前进区域302，则先输出保持锁定的指令再执行当前驱动轮转向指令。

如图5所示，在当前坐标点305位于后退区域307，且上一运行状态中坐标点305位于停止区域308、后退区域307、左转区域304、右转区域303中的任意一个区域时，先输出解锁指令再执行后退指令。

如图6所示，当前坐标点305位于前进区域302，若上一运行状态中坐标点305位于停止区域308，则先输出解锁指令再执行前进指令；若上一运行状态中坐标点305位于后退区域307，则先执行前进指令输出锁定指令；若上一运行状态中坐标点305位于左转区域304或右转区域303，则先输出锁定指令再执行前进指令。

如图7所示，当前坐标点305位于左转区域304或右转区域303，且上一运行状态中坐标点305位于停止区域308或后退区域307，则先输出解锁指令再执行转向指令；若上一运行状态中坐标点305位于左转区域304或右转区域303的情况下，则不解锁直接执行转向指令。

如图8所示，若当前坐标点305位于停止区域308，则以进入停止区域308的上一个区域状态定义为区域状态。

Claims (10)

1.一种万向轮自动锁定系统，包括万向轮解锁机构(206)，其特征在于：还包括与万向轮解锁机构(206)连接的电气控制系统，所述电气控制系统包括万向轮解锁机构驱动器(201)、控制手柄(202)、控制器(203)、驱动轮电机(204)、电池(205)，所述万向轮解锁机构驱动器(201)连接万向轮解锁机构(206)，所述控制器(203)与万向轮解锁机构驱动器(201)、控制手柄(202)、驱动轮电机(204)分别连接；所述控制器(203)读取控制手柄(202)的位置变化并根据解锁判断条件向万向轮解锁机构驱动器(201)发送解锁或上锁信号；所述万向轮解锁机构驱动器(201)驱动万向轮解锁机构(206)动作，控制器(203)对驱动轮电机(204)进行运动控制。

2.根据权利要求1所述的万向轮自动锁定系统，其特征在于：所述万向轮解锁机构(206)包括万向轮(101)、万向轮孔套(102)、电磁铁(104)、弹簧(106)、转轴(107)，所述万向轮(101)设于转轴(107)末端，万向轮孔套(102)位于转轴(107)侧面，所述电磁铁(104)为中空结构，电磁铁(104)与弹簧(106)均套设于万向轮孔套(102)上，弹簧(106)在电磁铁(104)的吸力作用下被压缩，从而带动万向轮孔套(102)向左移动，实现解锁。

3.根据权利要求2所述的万向轮自动锁定系统，其特征在于：所述转轴(107)侧面开设与万向轮孔套(102)配合的孔，且自孔的中心位置沿纵向开设凹槽，在锁定状态下，万向轮孔套(102)伸入孔内，转轴(107)在凹槽限定的范围内转动。

4.根据权利要求2所述的万向轮自动锁定系统，其特征在于：所述万向轮解锁机构(206)还包括手动解锁机构(105)，所述手动解锁机构(105)设置在万向轮孔套(102)远离转轴(107)的一端，当电气控制系统不工作时，通过手动转动手动解锁机构(105)解锁万向轮(101)。

5.一种根据权利要求所述万向轮自动锁定系统的控制方法，其特征在于，

包括以下步骤：

(1)控制器(203)读取控制手柄(202)底部坐标点(305)的位置变化；

(2)控制器(203)根据上一运行状态进行逻辑判断，确认解锁以及解锁与转向的执行顺序；

(3)若满足解锁条件，则控制器(203)向万向轮解锁机构驱动器(201)发送解锁信号；若满足上锁条件，则控制器(203)向万向轮解锁机构驱动器(201)发送上锁信号；

(4)万向轮解锁机构驱动器(201)驱动万向轮解锁机构(206)执行解锁或上锁动作；

(5)解锁或上锁动作完成后，控制器(203)控制驱动轮电机(204)执行步骤(2)中的驱动轮转向动作。

6.根据权利要求5所述万向轮自动锁定系统的控制方法，其特征在于：步骤(2)中，若上一运行状态中坐标点(305)位于前进区域(302)，则先输出保持锁定的指令再执行当前驱动轮转向指令。

7.根据权利要求5所述万向轮自动锁定系统的控制方法，其特征在于：在当前坐标点(305)位于后退区域(307)，且上一运行状态中坐标点(305)位于停止区域(308)、后退区域(307)、左转区域(304)、右转区域(303)中的任意一个区域时，先输出解锁指令再执行后退指令。

8.根据权利要求5所述万向轮自动锁定系统的控制方法，其特征在于：在当前坐标点(305)位于前进区域(302)，且上一运行状态中坐标点(305)位于停止区域(308)的情况下，先输出解锁指令再执行前进指令；若上一运行状态中坐标点(305)位于后退区域(307)，则先执行前进指令输出锁定指令；若上一运行状态中坐标点(305)位于左转区域(304)或右转区域(303)，则先输出锁定指令再执行前进指令。

9.根据权利要求3所述万向轮自动锁定系统的控制方法，其特征在于：在当前坐标点(305)位于左转区域(304)或右转区域(303)，且上一运行状态中坐标点(305)位于停止区域(308)或后退区域(307)的情况下，先输出解锁指令再执行转向指令。

10.根据权利要求3所述万向轮自动锁定系统的控制方法，其特征在于：在当前坐标点(305)位于左转区域(304)或右转区域(303)，且上一运行状态中坐标点(305)位于左转区域(304)或右转区域(303)的情况下，则不解锁直接执行转向指令。

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